JP5149355B2 - Spot welding method and spot welding apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、板厚の異なる板材を重ね合わせた板組みの被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接方法及びスポット溶接装置に関する。 The present invention relates to a spot welding method and a spot welding apparatus for spot welding a member to be welded in a plate assembly in which plate materials having different thicknesses are overlapped.
一般に、重ね合わされた鋼板等の板材の接合には、一対の溶接電極間で挟み加圧力を与えながら両溶接電極間に大電流を一定時間通電し、接合部をほぼ溶融温度まで上げてナゲットを形成するスポット溶接が広く行われている。 In general, for joining plate materials such as stacked steel plates, a large current is passed between the welding electrodes for a certain period of time while applying pressure between a pair of welding electrodes, and the nugget is raised to a substantially melting temperature. Spot welding to form is widely performed.
スポット溶接にあたり、両溶接電極により付与される加圧力及び通電時間が一定の場合には、ナゲット径は電流の増加に従って徐々に増加するが、電流値が過大になると発熱量が過大になり板材間に溶融金属が飛散する散りの発生原因となる。即ち散りは接合部の過熱による溶融金属の爆飛現象で、ナゲットに空孔、割れ等が発生して、ナゲットの形状や金属組織に不連続部が生じ、接合部の板厚の減少と共に著しい強度低下の要因となる。反対に電流が過少の場合にはナゲットが小さくなり十分な接合強度が得られない。また、加圧力が小さいときには板材間の接触面積が少なくなり、電流密度が高くなり過熱による散り発生の原因となる。一方、加圧力が大き過ぎると接合部の接触面積が大きくなり電流密度が低下して発熱量が減少する。この結果、ナゲットが小さく溶接強度が低下する。 In spot welding, when the applied pressure and energization time applied by both welding electrodes are constant, the nugget diameter gradually increases as the current increases. This causes the scattering of the molten metal. In other words, scattering is a phenomenon of molten metal explosion due to overheating of the joint, resulting in voids, cracks, etc. in the nugget, resulting in discontinuities in the shape and metal structure of the nugget, and a marked decrease in the thickness of the joint It becomes a factor of strength reduction. On the other hand, when the current is too small, the nugget becomes small and sufficient bonding strength cannot be obtained. In addition, when the applied pressure is small, the contact area between the plate members is reduced, the current density is increased, and this causes scattering due to overheating. On the other hand, when the applied pressure is too large, the contact area of the joint is increased, the current density is lowered, and the heat generation amount is reduced. As a result, the nugget is small and the welding strength is reduced.
ここで、図18(a)に示すように、剛性の低い薄板101、薄板101より厚く剛性が高い第1厚板102、第2厚板103の3枚を重ね合わせた被溶接部材100をスポット溶接する場合には、薄板101と第1厚板102の間及び第1厚板102と第2厚板103の間に隙間がなく密着した状態で、可動側電極121と固定側電極122により被溶接部材100を挟んで電源123により通電すると、可動側電極121と固定側電極122間の通電経路における電流密度がほぼ均一となり薄板101から第2厚板103に亘って良好なナゲットが形成されて、必要な溶接強度を得ることができる。
Here, as shown in FIG. 18 (a), the member to be welded 100 in which three sheets of a
しかし、実際には、可動側電極121と固定側電極122によって被溶接部材100を挟んで加圧したときに、剛性の低い薄板101と第1厚板102が上方に撓んで、薄板101と第1厚板102の間及び第1厚板102と第2厚板103との間に隙間が生じる。この場合、可動側電極121と薄板101間の接触面積は薄板101の撓みにより大きくなるのに対して、薄板101と第1厚板102間及び第1厚板102と第2厚板103間の接合部の接触面積は隙間により小さくなる。
However, in practice, when the member to be welded 100 is sandwiched and pressed by the
このため、可動側電極121と固定側電極122の接合部の電流密度が薄板101側に対して第2厚板103側が高くなり、薄板101と第1厚板102間よりも第1厚板102と第2厚板103間の方が局部的な発熱量が多くなる。
For this reason, the current density at the junction between the
その結果、図18(a)に示すように先ず第1厚板102と第2厚板103との接合部にナゲット105が形成され、次第にナゲット105が大きくなりやがて図18(b)のように薄板101と第1厚板102間が溶着される。しかし、この薄板101と第1厚板102との間の溶け込み量が小さく溶接強度が不安定で、薄板101が剥離することが懸念され、かつ溶接品質にバラツキがある。この不具合は、特に第1厚板102及び第2厚板103が厚いほど厚板102と薄板101との間にナゲット105が到達しにくく、顕著である。
As a result, the
また、同様に薄板101と第1厚板102間の溶け込み量が小さく溶接強度が不安定となる原因としては、薄板101が薄いため、可動側電極121の接触により熱が可動側電極121に奪われ、薄板101側の温度が上がらず、ナゲット105が形成されにくいこともある。
Similarly, the reason why the amount of penetration between the
この対策として、例えば特許文献1に開示されるスポット溶接方法がある。このスポット溶接方法は、図19に示すように、薄板101、第1厚板102、第2厚板103を重ね合わせた被溶接部材100をスポット溶接するときに、薄板101側に当接する可動側電極121の先端径を、第2厚板103側に当接する固定側電極122の先端径よりも小さくすることで、薄板101と可動側電極121との接触面積を第2厚板103と固定側電極122との接触面積よりも小さくする。これにより、可動側電極121と固定側電極122間の通電経路における電流密度が可動側電極121側から固定側電極122に向かって次第に低くなる。この結果、薄板101と第1厚板102との間において発熱量が多くなり、良好なナゲットが形成されて薄板101と第1厚板102間の溶接強度が向上する。
As a countermeasure, for example, there is a spot welding method disclosed in
また、特許文献2に開示されるスポット溶接方法は、図20に示すように、薄板101、第1厚板102、第2厚板103の3枚の板材を重ね合わせた被溶接部材100をスポット溶接するときに、薄板101側に位置する可動側電極135の加圧力FUを、第2厚板103側に位置する固定側電極134の加圧力FLより小さくすることで、薄板101と厚板102との間の接触抵抗が大きくなると共に厚板102と103との間の接触抵抗が小さくなり、可動側電極135と固定側電極134間に通電したときに、薄板101と第1厚板102との接合部における発熱量を増加させることができ、薄板101と第1厚板102の溶接強度を高めることができる。
In addition, as shown in FIG. 20, the spot welding method disclosed in
この方法の実施に用いられるスポット溶接装置の構成は、図21に示すように、溶接ロボット125の手首部126にスポット溶接装置130が搭載され、溶接ロボット125は、クランパ128によって支持された被溶接部材100の各打点位置にスポット溶接装置130を移動し、被溶接部材100のスポット溶接を行う。
As shown in FIG. 21, the spot welding apparatus used for carrying out this method has a
スポット溶接装置130は、手首部126に取り付けられた支持ブラケット127に固定されたリニアガイド131によって上下動自在に支持されたベース部132を備え、このベース部132には下方に延びるC形ヨーク133が設けられ、このC形ヨーク133の下端の先端に固定側電極134が設けられる。
The
また、ベース部132の上端には、サーボモータ等の加圧アクチュエータ136が搭載され、加圧アクチュエータ136により上下動するロッド137の下端に固定側電極134と対向して可動側電極135が取り付けられる。支持ブラケット127の上端にサーボモータ138が搭載され、サーボモータ138の作動によりボールねじ機構を介してベース部132が上下動する。
A
ここで、図示しないコントローラに予め記憶されているティーチングデータに従って、薄板101側に位置する可動側電極135による加圧力FUを固定側電極134による加圧力FLよりも小さくする(FU<FL)。
Here, in accordance with teaching data stored in advance in a controller (not shown), the pressure FU applied by the
このように可動側電極135による加圧力FUを固定側電極134による加圧力FLより小さく(FU<FL)するために、コントローラは、先ず、サーボモータ138によりベース部132を上動させて固定側電極134を被溶接部材100の下面に当接させると共に、加圧アクチュエータ136により可動側電極135を下降させて被溶接部材100の上面に当接させる。この場合、加圧アクチュエータ136の加圧力が可動側電極135とベース部132及びC形ヨーク133を介して固定側電極134とに均等に作用する。
In this way, in order to make the pressure FU applied by the
次に、サーボモータ138によりベース部132を押し上げる。このベース部132の押し上げにより、固定側電極134の加圧力FLがベース部132の押し上げ分だけ増加し、可動側電極135による加圧力FUが固定側電極134による加圧力FLより小さくなる(FU<FL)。
Next, the
その結果、可動側電極135と固定側電極134との間に通電したときに、薄板101と第1厚板102の接合部における電流密度が高くなり発熱量が第1厚板102と第2厚板103の接合部における発熱量に対して相対的に増加する。これにより、薄板101から第2厚板103に亘って溶け込み量に偏りのない良好なナゲットが形成されて溶接強度を確保できる。
As a result, when a current is passed between the
上記特許文献1によると、薄板101に当接する可動側電極121の先端径を第2厚板103に当接する固定側電極122の先端径よりも小さくすることによって、可動側電極121と固定側電極122間の通電経路における電流密度が可動側電極121から固定側電極122に向かって次第に低くなり、薄板101と厚板102間の溶接強度が向上する。
According to
しかし、可動側電極121と固定側電極122による加圧力や、薄板101、第1厚板102、第2厚板103の板厚及び被溶接部材100の形状や部位によって、可動側電極121と固定側電極122間の通電経路における電流密度が種々変化し、均一な溶接品質を確保することが困難である。また、薄板101、第1厚板102、第2厚板103の板厚及び被溶接部材100の形状及び部位に応じて先端径の異なる種々の可動側電極121及び固定側電極122を種々取り換えて使用することは、極めて厄介で生産性の大幅な低下が懸念され、現実的ではない。また、先端径が異なる種々の可動側電極121及び固定側電極122を準備し、管理するには多くの管理コストを要する。
However, the
一方、特許文献2にあっては、クランパ128によって支持された被溶接部材100の各打点位置にスポット溶接装置130を移動し、被溶接部材100の第2厚板103側に固定側電極134を当接させると共に可動側電極135を薄板101に当接させ、更にベース部132を押し上げて固定側電極134側の加圧力FLより可動側電極135側の加圧力FUを小さくすることで、相対的に薄板101と第1厚板102間の電流密度が高くなり、薄板101と第1厚板102の接合部における発熱量が確保でき、溶け込み量が増大して溶接強度が増加する。
On the other hand, in
しかし、被溶接部材100をクランパ128によりクランプ保持された被溶接部材100を固定側電極134と可動側電極135によって挟持加圧した状態でベース部132を移動して固定側電極134の加圧力FLより可動側電極135による加圧力FUを小さくするには、被溶接部材100をクランプ保持するクランパ128に大きな負荷が要求される。一方、クランパ128による被溶接部材100のクランプ位置と溶接位置、即ち溶接打点位置とが離間した状態では、被溶接部材100が撓み変形して固定側電極134による加圧力FLと可動側電極135による加圧力FUにバラツキが生じて安定した薄板101と第1厚板102との間の接触抵抗及び第1厚板102と第2厚板103との間の接触抵抗の確保が困難であり、被溶接部材100の接合部における電流密度にバラツキが生じてスポット溶接の品質低下が懸念される。また、溶接加圧時の反力で移動し得るようロボットの手首とベース部との間にイコライジング機能を備えたスポット溶接装置では使用できず、スポット溶接装置が制限される。
However, the
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、重ね合わされた2枚の厚板の両面にそれぞれ薄板を重ね合わせた4枚重ねの被溶接部材をスポット溶接する場合に、均一な安定した溶接品質が得られるスポット溶接方法及びスポット溶接装置を提供することにある。 Therefore, purpose of the present invention was made in view of such a point, in the case of spot welding member to be welded of 4 ply on both surfaces of the two planks superimposed respectively superposed thin, uniform stable An object of the present invention is to provide a spot welding method and a spot welding apparatus that can achieve the weld quality.
上記目的を達成する請求項1に記載の発明によるスポット溶接方法は、第1薄板及び第2薄板、該第1薄板及び第2薄板より板厚が大きい第1厚板、第2厚板を、第1薄板、第1厚板、第2厚板、第2薄板の順に重ね合わせた被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接方法において、上記第2薄板に当接する第1溶接電極及び該第1溶接電極に隣接して上記第2薄板に当接する第1制御加圧部と上記第1溶接電極に対向して上記第1薄板に当接する第2溶接電極とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接する第1溶接工程と、該第1溶接電極と第2溶接電極による被溶接部材の挟持状態を維持して上記第1制御加圧部を第2薄板から離間すると共に上記第2溶接電極に隣接して上記第1薄板に第2制御加圧部を当接し、該第1溶接電極と第2溶接電極及び上記第2制御加圧部とによる上記被溶接部材を挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接する第2溶接工程と、を有することを特徴とする。
Spot welding method according to the invention described in
これによると、第1溶接工程において、第2薄板側の第1溶接電極及び第1制御加圧部と第1薄板側の第2溶接電極によって被溶接部材を挟持加圧することで、第1溶接電極による第2薄板側の加圧力が第2溶接電極による第1薄板側の加圧力より小さくなり、第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電したときに第2薄板と第2厚板の接合部における電流密度が第1厚板と第1薄板の接合部における電流密度に対して相対的に高くなり第2薄板と第2厚板間の溶け込み量が増大する。一方、第2溶接工程において、第1薄板側の第2溶接電極及び第2制御加圧部と第2薄板側の第1溶接電極によって被溶接部材を挟持加圧することで、第2溶接電極による第1薄板側の加圧力が第1溶接電極による第2薄板側の加圧力より小さくなり、第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電したときに第1薄板と第1厚板の接合部における電流密度が第2厚板と第2薄板の接合部における電流密度に対して相対的に高くなり第1薄板と第1厚板間の溶け込み量が増大し、第1薄板から第2薄板に亘り溶け込み量の偏りのない良好なナゲットが形成され、被溶接部材に対する溶接品質が向上する。 According to this, in a 1st welding process, a 1st welding is carried out by pinching and pressing a to-be-welded member with the 1st welding electrode and 1st control pressurizing part on the 2nd thin plate side, and the 2nd welding electrode on the 1st thin plate side. When the pressure applied to the second thin plate by the electrode is smaller than the pressure applied to the first thin plate by the second welding electrode, the second thin plate and the second thickness are applied when current is applied between the second welding electrode and the first welding electrode. The current density at the junction of the plates is relatively higher than the current density at the junction of the first thick plate and the first thin plate, and the amount of penetration between the second thin plate and the second thick plate increases. On the other hand, in the second welding step, the member to be welded is sandwiched and pressurized by the second welding electrode and the second control pressurizing unit on the first thin plate side and the first welding electrode on the second thin plate side. The applied pressure on the first thin plate side is smaller than the applied pressure on the second thin plate side by the first welding electrode, and when the first thin plate and the first thick plate are energized between the second welding electrode and the first welding electrode, The current density at the joint is relatively higher than the current density at the joint between the second thick plate and the second thin plate, and the amount of penetration between the first thin plate and the first thick plate is increased. A good nugget with no deviation in the amount of penetration is formed over the thin plate, and the welding quality for the member to be welded is improved.
請求項2の発明は、請求項1のスポット溶接方法において、上記第1溶接工程の上記挟持加圧状態における上記第1溶接電極により上記第2薄板に付与される加圧力をFL、上記第1制御加圧部により第2薄板に付与される第1制御加圧力をFα、上記第2溶接電極により第1薄板に付与される加圧力をFUとすると、FU=FL+Fαであり、上記第2溶接工程の上記挟持加圧状態における上記第1溶接電極により上記第2薄板に付与される加圧力をFL、上記第2溶接電極により第1薄板に付与される加圧力をFU、第2制御加圧部により第1薄板に付与される第2制御加圧力をFβとすると、FL=FU+Fβであることを特徴とする。
The invention of
これによると、第1溶接工程の挟持加圧状態における第2薄板側に作用する第1溶接電極の加圧力FL及び第1制御加圧部の第1制御加圧力Fαの総和と、第2薄板側に作用する第2溶接電極の加圧力FUとが均一になり(FU=FL+Fα)、被溶接部材が第1溶接電極及び第1制御加圧部と第2溶接電極とによって安定した状態で挟持されると共に、第2薄板側に対する第1溶接電極による加圧力を第1薄板側に対する第2溶接電極による加圧力より小さくすることができる。また、第2溶接工程の挟持加圧状態における第1薄板側に作用する第2溶接電極の加圧力FU及び第2制御加圧部による第2制御加圧力Fbの総和と、第1薄板側に作用する第2溶接電極の加圧力FUとが均一になり(FL=FU+Fβ)、被溶接部材が第1溶接電極と第2溶接電極及び第2制御加圧部によって安定した状態で挟持されると共に、第1薄板側に対する第2溶接電極による加圧力を第2薄板側に対する第1溶接電極による加圧力より小さくすることができる。 According to this, the sum total of the pressurizing force FL of the first welding electrode acting on the second thin plate side and the first control pressurizing force Fα of the first control pressurizing portion in the sandwich pressurizing state in the first welding step, and the second thin plate The applied pressure FU of the second welding electrode acting on the side becomes uniform (FU = FL + Fα), and the member to be welded is held in a stable state by the first welding electrode, the first control pressure unit, and the second welding electrode. In addition, the pressure applied by the first welding electrode on the second thin plate side can be made smaller than the pressure applied by the second welding electrode on the first thin plate side. In addition, the sum of the pressurizing force FU of the second welding electrode acting on the first thin plate side and the second control pressurizing force Fb by the second control pressurizing unit in the sandwiching pressurization state in the second welding step, and the first thin plate side The applied pressure FU of the acting second welding electrode becomes uniform (FL = FU + Fβ), and the member to be welded is held in a stable state by the first welding electrode, the second welding electrode, and the second control pressure unit. The pressure applied by the second welding electrode on the first thin plate side can be made smaller than the pressure applied by the first welding electrode on the second thin plate side.
上記目的を達成する請求項3に記載の発明によるスポット溶接装置は、第1薄板及び第2薄板、該第1薄板及び第2薄板より板厚が大きい第1厚板、第2厚板が、第1薄板、第1厚板、第2厚板、第2薄板を板順に重ね合わせた被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置において、上記第2薄板に対向する第1溶接電極と、上記第1溶接電極と同軸上でかつ上記溶接部材の第1薄板に対向して被溶接部材を上記第1溶接電極と協働して挟持加圧する第2溶接電極と、上記第1溶接電極に隣接して上記第2薄板に第1制御加圧力を付与する第1制御加圧部及び第2溶接電極に隣接して上記第1薄板に第2制御加圧力を付与する第2制御加圧部と、を備え、上記第2薄板に当接する第1溶接電極及び第1制御加圧部と該第1溶接電極と対向して第1薄板に当接する第2溶接電極とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接し、上記第2薄板に当接する第1溶接電極と該第1溶接電極と対向して第1薄板に当接する第2溶接電極及び第2制御加圧部とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接することを特徴とする。
Spot welding apparatus according to the invention described in
これによると、第1溶接工程において、第2薄板側の第1溶接電極及び第1制御加圧部と第1薄板側の第2溶接電極によって被溶接部材を挟持加圧することで、第1溶接電極による第2薄板側の加圧力が、第2溶接電極による第1薄板側の加圧力より小さくなり、第2溶接電極と第1溶接電極とを通電したときに第2薄板と第2厚板の接触箇所における電流密度が第1厚板と第1薄板の接触箇所における電流密度に対して相対的に高くなり第2薄板と第2厚板の溶け込み量が大きくなり溶接強度が確保され、第2溶接工程において、第1薄板側の第2溶接電極及び第2制御加圧部と第2薄板側の第1溶接電極によって被溶接部材を挟持加圧することで、第2溶接電極による第1薄板側の加圧力が、第1溶接電極による第2薄板側の加圧力より小さくなり、第2溶接電極と第1溶接電極とを通電したときに第1薄板と第1厚板の接触箇所における電流密度が第2厚板と第2薄板の接触箇所における電流密度に対して相対的に高くなり第1薄板と第2厚板の溶け込み量が大きくなり溶接強度が確保され、第1薄板から第2薄板に亘り、第1薄板から第2薄板に亘って偏りのない良好なナゲットが形成され、被溶接部材に対する溶接品質が向上する。 According to this, in a 1st welding process, a 1st welding is carried out by pinching and pressing a to-be-welded member with the 1st welding electrode and 1st control pressurizing part on the 2nd thin plate side, and the 2nd welding electrode on the 1st thin plate side. The applied pressure on the second thin plate side by the electrode is smaller than the applied pressure on the first thin plate side by the second welding electrode, and when the second welding electrode and the first welding electrode are energized, the second thin plate and the second thick plate The current density at the contact location is relatively higher than the current density at the contact location between the first thick plate and the first thin plate, the amount of penetration of the second thin plate and the second thick plate is increased, and the welding strength is secured. In the two-welding process, the first thin plate by the second welding electrode is formed by sandwiching and pressing the member to be welded by the second welding electrode and the second control pressure unit on the first thin plate side and the first welding electrode on the second thin plate side. Side pressure is greater than the pressure applied to the second thin plate by the first welding electrode When the second welding electrode and the first welding electrode are energized, the current density at the contact point between the first thin plate and the first thick plate is smaller than the current density at the contact point between the second thick plate and the second thin plate. It becomes relatively high, the amount of penetration of the first thin plate and the second thick plate is increased, the welding strength is ensured, and there is no unevenness from the first thin plate to the second thin plate and from the first thin plate to the second thin plate. A nugget is formed, and the welding quality for the member to be welded is improved.
上記目的を達成する請求項4に記載の発明によるスポット溶接装置は、第1薄板及び第2薄板、該第1薄板及び第2薄板より板厚が大きい第1厚板、第2厚板が、第1薄板、第1厚板、第2厚板、第2薄板順に重ね合わせた被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置において、ベース部と、該ベース部に支持されて第2厚板に当接する第1溶接電極と、上記ベース部に搭載されてロッドを介在して第2溶接電極を支持すると共に該第2溶接電極を上記第1薄板に当接して上記第1溶接電極と協働して被溶接部材を挟持して被溶接部材に加圧力を付与する加圧位置と被溶接部材から離反する退避位置との間で移動せしめる加圧アクチュエータと、上記被溶接部材の第1溶接電極に隣接して第2薄板に第1制御加圧力を付与する第1制御加圧部及び上記被溶接部材の第2溶接電極に隣接して第1薄板に第2制御加圧力を付与する第2制御加圧部を有する制御加圧付与手段とを備え、上記第2薄板に当接する第1溶接電極及び第1制御加圧部と該第1溶接電極と対向して第1薄板に当接する第2溶接電極とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接し、上記第2薄板に当接する第1溶接電極と該第1溶接電極と対向して第1薄板に当接する第2溶接電極及び第2制御加圧部とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接することを特徴とする。
Spot welding apparatus according to the invention described in
これによると、第2薄板に当接する第1溶接電極及び第1溶接電極に隣接して第2薄板に当接する第1制御加圧部とこの第2溶接電極と対向して第1薄板に当接する第2溶接電極とによって被溶接部材を挟持加圧することで、加圧アクチュエータによる加圧力が第2溶接電極から第1薄板に付与されると共にベース部を介して第1溶接電極から第2薄板に付与され、更に第1制御加圧部による第1制御加圧力が第2薄板に付与され、第1溶接電極による第2薄板側の加圧力が第2溶接電極による第1薄板側の加圧力より小さくなる。 According to this, the first welding electrode that contacts the second thin plate, the first control pressure unit that contacts the second thin plate adjacent to the first welding electrode, and the first thin plate facing the second welding electrode. By sandwiching and pressurizing the member to be welded by the second welding electrode that is in contact, the pressure applied by the pressure actuator is applied from the second welding electrode to the first thin plate and from the first welding electrode to the second thin plate via the base portion. Further, a first control pressure applied by the first control pressurizing unit is applied to the second thin plate, and a pressure on the second thin plate side by the first welding electrode is applied to the first thin plate side by the second welding electrode. Smaller.
これにより、この第2溶接電極と第1溶接電極との間に通電したときに、第2薄板と第2厚板間の電流密度が大きくなり、第2薄板から第2厚板に亘って溶け込み量の偏りのない良好なナゲットが形成される。また、第1薄板に当接する第2溶接電極及び第2溶接電極に隣接して第1薄板に当接する第2制御加圧部とこの第2溶接電極と対向して第2薄板に当接する第1溶接電極とによって被溶接部材を挟持加圧することで、第2制御加圧部による第2制御加圧力が第1薄板に付与され、第2溶接電極による第1薄板側の加圧力が第1溶接電極による第2薄板側の加圧力より小さくなる。これにより、この第2溶接電極と第1溶接電極との間に通電したときに、第1薄板と第1厚板間の電流密度が大きくなり、第1薄板から第1厚板に亘って溶け込み量の偏りのない良好なナゲットが形成され、被溶接部材に対する溶接品質が向上する。 Thereby, when it supplies with electricity between this 2nd welding electrode and the 1st welding electrode, the current density between the 2nd thin plate and the 2nd thick plate becomes large, and it melts from the 2nd thin plate to the 2nd thick plate. A good nugget with no amount bias is formed. Further, a second welding electrode that contacts the first thin plate, a second control pressure unit that contacts the first thin plate adjacent to the second welding electrode, and a second contact that contacts the second thin plate facing the second welding electrode. By sandwiching and pressurizing the member to be welded with one welding electrode, the second control pressing force by the second control pressing unit is applied to the first thin plate, and the first thin plate side pressing force by the second welding electrode is the first. It becomes smaller than the applied pressure on the second thin plate side by the welding electrode. Thereby, when it supplies with electricity between this 2nd welding electrode and the 1st welding electrode, the current density between the 1st thin plate and the 1st thick plate becomes large, and it melts from the 1st thin plate to the 1st thick plate. A good nugget with no unevenness of the amount is formed, and the welding quality for the member to be welded is improved.
ここで、制御加圧付与手段は、第1制御加圧部及び第2制御加圧部と、ベース部に搭載されて第1制御加圧部及び第2制御加圧部を支持すると共に、該第1制御加圧部を第1溶接電極に隣接して第2薄板に当接して第1制御加圧力を付与すると共に第2制御加圧部を第1薄板から離反する第1加圧付与位置と、第1制御加圧部が第2薄板から離反すると共に第2制御加圧部が第2溶接電極に隣接して第1薄板に当接して第2制御加圧力を付与する第2加圧付与位置に選択的に移動せしめる制御加圧アクチュエータとによって構成できる。 Here, the control pressure application means is mounted on the first control pressure unit and the second control pressure unit and the base unit to support the first control pressure unit and the second control pressure unit, and A first pressure applying position in which the first control pressurizing unit abuts on the second thin plate adjacent to the first welding electrode to apply the first control pressurizing force and the second control pressurizing unit is separated from the first thin plate. And the first control pressurizing unit is separated from the second thin plate, and the second control pressurizing unit is in contact with the first thin plate adjacent to the second welding electrode and applies the second control pressurizing force. It can be constituted by a controlled pressure actuator that is selectively moved to the application position.
本発明によると、第1薄板及び第2薄板、この第1薄板及び第2薄板より板厚が大きい第1厚板、第2厚板を、第1薄板、第1厚板、第2厚板、第2薄板の順に重ね合わせた4枚重ねの被溶接部材をスポット溶接するにあたり、第2薄板側の第1溶接電極及び第1制御加圧部と第1薄板側の第2溶接電極によって被溶接部材を挟持加圧することで、第1溶接電極と第2溶接電極による挟持加圧部において第2薄板と第2厚板間の接触圧力が第1厚板と第1薄板の接触圧力より小さくなり、第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電したときに第2薄板と第2厚板の接合部における電流密度が第1厚板と第1薄板の接合部における電流密度に対して相対的に大きくなり第2薄板と第2厚板の溶接強度が確保され、更に、第1薄板側の第2溶接電極及び第2制御加圧部と第2薄板側の第1溶接電極によって被溶接部材を挟持加圧することで、第2溶接電極と第1溶接電極による挟持加圧部において第1薄板と第1厚板間の接触圧力が第2厚板と第2薄板の接触圧力より小さくなり、第2溶接電極と第1溶接電極とを通電したときに第1薄板と第1厚板の接触箇所における電流密度が第2厚板と第2薄板の接触箇所における電流密度に対して相対的に大きくなり第1薄板と第1厚板の溶接強度が確保されて第1薄板から第2薄板に亘り、第1薄板から第2薄板に亘って偏りのない良好なナゲットが形成され、被溶接部材に対する溶接品質が向上する。 According to the present invention, the first thin plate, the second thin plate, and the first thick plate and the second thick plate having a thickness greater than that of the first thin plate and the second thin plate, the first thin plate, the first thick plate, and the second thick plate. When spot welding a four-layer member to be welded in the order of the second thin plate, the first welding electrode on the second thin plate side, the first control pressure unit, and the second welding electrode on the first thin plate side are covered. By sandwiching and pressurizing the welding member, the contact pressure between the second thin plate and the second thick plate is smaller than the contact pressure between the first thick plate and the first thin plate in the sandwiching and pressurizing portion formed by the first welding electrode and the second welding electrode. The current density at the joint between the second thin plate and the second thick plate is greater than the current density at the joint between the first thick plate and the first thin plate when energized between the second welding electrode and the first welding electrode. The welding strength of the second thin plate and the second thick plate is secured, and the second welding current on the first thin plate side is further increased. And the second control pressure unit and the first welding electrode on the second thin plate side sandwich and press the member to be welded, so that the first thin plate and the first thickness are sandwiched and pressurized by the second welding electrode and the first welding electrode. The contact pressure between the plates becomes smaller than the contact pressure between the second thick plate and the second thin plate, and the current density at the contact point between the first thin plate and the first thick plate when the second welding electrode and the first welding electrode are energized. Is relatively increased with respect to the current density at the contact point between the second thick plate and the second thin plate, the welding strength of the first thin plate and the first thick plate is ensured, and the first thin plate extends from the second thin plate to the first thin plate. A good nugget with no bias is formed from the thin plate to the second thin plate, and the welding quality for the member to be welded is improved.
(第1参考例)
以下、本発明の第1参考例について、図1〜図8を参照して説明する。図1はスポット溶接装置の構成図、図2はスポット溶接装置の要部説明図である。
(First Reference Example )
Hereinafter, a first reference example of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a spot welding apparatus, and FIG. 2 is an explanatory view of a main part of the spot welding apparatus.
図1において、1は溶接ロボット、10は溶接ロボット1に支持されるスポット溶接装置、100は被溶接部材である。
In FIG. 1, 1 is a welding robot, 10 is a spot welding apparatus supported by the
溶接ロボット1及びスポット溶接装置10の説明に先立って、被溶接部材100について説明する。被溶接部材100は、重ね合わされた2枚の厚板の一方に薄板を重ね合わせた、例えば上から順に剛性の低い薄板101、薄板101より板厚が大きく剛性が高い第1厚板102及び第2厚板103が重ね合わされた3枚重ねの板組によって構成される。
Prior to the description of the
溶接ロボット1は、例えば多関節型ロボットであり、図示しない床に固定される基部、複数のアーム2及びアーム2の先端部に取り付けられる手首3を有し、手首3にイコライザユニット4を介在して支持されるスポット溶接装置10を三次元方向に移動可能に構成する。イコライザユニット4は、スポット溶接装置10と手首3との間に介在してスポット溶接装置10よる被溶接部材100の加圧時にその反力で移動可能にスポット溶接装置10をアーム2に支持する。
The
そして、溶接ロボット1は、図示しないクランパ等によって所定の位置に保持された被溶接部材100の予め設定された各打点位置、即ち溶接部にスポット溶接装置10を順次移動して被溶接部材100にスポット溶接を行う。
Then, the
スポット溶接装置10は、手首部3にイコライザユニット4を介して取り付けられるベース部11を備える。ベース部11には、下方に延在するC形ヨーク13が取り付けられており、C形ヨーク13の下端先端に第1溶接電極である固定側電極14が取り付けられる。
The
また、ベース部11の上端には、シリンダ装置或いはサーボモータ、本実施の形態ではサーボモータを駆動源とする加圧アクチュエータ15が搭載される。加圧アクチュエータ15の作動によりに固定側電極14に接離する方向に固定側電極14の軸心に沿って進退移動するロッド16がベース部11の下方に突出し、ロッド16の先端に固定側電極14と対向配置すると共に固定側電極14と同軸上で進退移動可能な第2溶接電極である可動側電極17が取り付けられる。これにより、可動側電極17は加圧アクチュエータ15の作動により固定側電極14から離反する上昇移動端の退避位置と固定側電極14に接近して被溶接部材100を固定側電極14と協働して挟持、即ちクランプすると共に被溶接部材100に加圧力を付与する加圧位置との間で固定側電極14に対して接離移動する。
In addition, a
また、ベース部11には、固定側電極14及び可動側電極17によって挟持及び加圧力が付与された被溶接部材100の薄板101に、可動側電極17に隣接する位置、即ち溶接位置に近接する位置に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段20が設けられる。
In addition, the
制御加圧付与手段20は、図1及び図2に要部拡大斜視図を示すようにロッド16を隔てると共にC形ヨーク13側においてベース部11の両側に、基端が取り付けられてロッド16の進退方向と平行に延在する一対の制御加圧アクチュエータであるエアシリンダ21、23を備える。各エアシリンダ21、23はエア供給源31からのエアをエア供給切換弁32を介して伸張側エア室或いは収縮側エア室に選択的に供給することで、各エアシリンダ21、23の先端から突出するシリンダロッド22、24が伸張及び収縮する進退移動すると共に、収縮側エア室或いは伸張側エア室にエアを保持することで該位置にシリンダロッド22、24が保持される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the control
各エアシリンダ21、23の先端から突出するシリンダロッド22、24の先端22a、24a間に連結プレート25が掛け渡される。この連結プレート25の中央部、即ち連結プレート25におけるシリンダロッド22と24の先端22aと24a間に基端部が結合されて先端部がC形ヨーク13側から離反する方向に延在する帯状の被溶接部材押さえ26が設けられる。被溶接部材押さえ26の先端部には可動側電極17及び固定側電極14の挿入が可能な円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部27が形成され、かつ電極挿入部27の両側に突出する一対の規制部28、29が形成される。各規制部28、29の下面にそれぞれ制御加圧部となる半球面状に頂部が突出する突状の規制面ピース28a、29aが設けられ、各規制部28、29の上面にそれぞれ突状の規制面ピース28b、29bが設けられる。この規制面ピース28aと29a及び28bと29bは、可動側電極17の軸心に隣接し、かつ可動側電極17の軸芯を中心とする対称位置に設けることが好ましい。
A connecting
また、エアシリンダ21、23には、エアシリンダ21、23のシリンダロッド22、24が収縮して上昇移動端となる第1退避位置を検知する第1退避位置検知センサS1、固定側電極14と可動側電極17によって挟持された被溶接部材100の上面に規制面ピース28a、29aが上方から圧接した状態におけるエアシリンダ21、23の伸張位置である第1加圧位置を検知する第1加圧位置検知センサS2、エアシリンダ21、23のシリンダロッド22、24が伸張して下降移動端となる第2退避位置を検知する第2退避位置検知センサS3、及び固定側電極14と可動側電極17によって挟持された被溶接部材100の下面に規制面ピース28b、29bが下方から圧接した状態におけるするエアシリンダ21、23の伸張位置である第2加圧位置を検知する第2加圧位置検知センサS4を備える。
Further, the
溶接ロボットコントローラRCには、溶接ロボット1のティーチングデータが格納され、ティーチングデータには、被溶接部材100の各溶接打点を順次スポット溶接するための作動プログラム及び各溶接打点、即ち溶接位置をスポット溶接するときのスポット溶接装置10の位置及び姿勢が含まれる。また、溶接装置コントローラWCにはスポット溶接装置10の作動プログラム及び第1退避位置検知センサS1、第1加圧位置検知センサS2、第2退避位置検知センサS3、第2加圧位置検知センサS4の検知に基づくエア供給切換弁32の作動制御が含まれる。
The welding robot controller RC stores teaching data of the
例えば、エアシリンダ21、23が伸張状態から収縮側エア室にエアが供給されてエアシリンダ21、23が収縮して第1退避位置に達したことを第1退避位置検知センサS1が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁32が第1退避位置に切り換えられ、各収縮側エア室へのエア供給が停止すると共に収縮側エア室内にエアが保持されてエアシリンダ21、23が第1退避位置に保持される。
For example, when the first retraction position detection sensor S1 detects that the
第1退避位置からエア供給切換弁32が切り換えられて収縮側エア室内のエアが排出されると共に、伸張側エア室内へエアが供給されて伸張するエアシリンダ21、23が第1加圧位置に達したことを第1加圧位置検知センサS2が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁32が第1加圧位置に切り換えられ、各伸張側エア室内へのエア供給が停止すると共に伸張側エア室内にエアが保持されてエアシリンダ21、23が第1加圧位置に保持される。
The air
また、エアシリンダ21、23が伸張側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ21、23が伸張して第2退避位置に達したことを第2退避位置検知センサS3が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁32が第2退避位置に切り換えられ、各伸張側エア室内へのエア供給が停止すると共に伸張側エア室内のエアが保持されてエアシリンダ21、23が第2退避位置に保持される。第2退避位置からエア供給切換弁32が切り替えられて伸張側エア室のエアが排出されると共に収縮側エア室内へエアが供給されて収縮するエアシリンダ21、23が第2加圧位置に達したことを第2加圧位置検知センサS2が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁32が第2加圧位置に切り替えられ、各収縮側エア室へのエア供給が停止すると共に収縮側エア室内のエアが保持されてエアシリンダ21、23が第2加圧位置に保持される。
When the second retreat avoid position detection sensor S3 that the
次に、スポット溶接装置10の作動を説明する。この説明にあたり説明の便宜上、スポット溶接すべき被溶接部材100が上から順に薄板101、第1厚板102、第2厚板103が重ね合わされた3枚重ねの板組によって構成された場合を図3に示すスポット溶接装置作動工程図、図4に示す作動説明図及び図5に示す比較例の作動説明図を参照して説明し、続いて被溶接部材100が下から順に薄板101、第1厚板102、第2厚板103が重ね合わされた3枚重ねの板組によって構成された場合を図6に示すスポット溶接装置作動工程図及び図7に示す作動説明図を参照して説明する。
Next, the operation of the
上から順に薄板101、第1厚板102、第2厚板103が重ね合わされた被溶接部材100のスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従い図3(a)に示すように可動側電極17が固定側電極14から離反した退避位置でかつ制御加圧付与手段20の被溶接部材押さえ26が可動側電極17の近傍に保持された状態、即ちエアシリンダ21、23が伸張して第1退避位置検知センサS1がエアシリンダ21、23の第1退避位置を検知していないことが確認、即ち被溶接部材押さえ26の位置が確認されると、溶接装置コントローラWCから作動信号によりエア供給切換弁32が切り換えられてエアシリンダ21、23の収縮側エア室内へのエア供給が開始されてエアシリンダ21、23が収縮する。エアシリンダ21、23の収縮に伴って被溶接部材押さえ26が可動側電極17の先端より上方まで引き上げられる。そして、図3(b)に示すように収縮するエアシリンダ21、23が第1退避位置に達すると第1退避位置検知センサS1が検知し、エア供給切換弁32が第1退避位置に切り換えられてエアシリンダ21、23の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ26が第1退避位置に保持される。
In spot welding of the member to be welded 100 in which the
次に、このエアシリンダ21、23が第1退避位置であることが第1退避位置検知センサS1の検知信号により確認されると、溶接ロボットコントローラRCは溶接ロボット1を作動し、予め設定されたプログラムに従いスポット溶接装置10を被溶接部材100の打点位置に移動し、図3(c)に示すように被溶接部材100の溶接部が固定側電極14と可動側電極17及び規制面ピース28a、28aの間に位置し、かつ固定側電極14が打点位置に対応した第2厚板103の規定位置に当接した状態に位置決めする。
Next, the
このスポット溶接装置10が溶接位置に位置決めされた状態では、図3(c)に示すように固定側電極24の先端が被接溶接部材100の第2厚板103に下方から当接する一方、可動側電極17の先端及び規制面ピース28a、29aが薄板101と隙間を有して対向する。
In a state where the
次に、図3(d)に示すように、固定側電極14が被溶接部材100の第2厚板103に当接した状態で加圧アクチュエータ15の作動により可動側電極17を退避位置から固定側電極14に接近する加圧位置方向に移動させて薄板101に圧接させる。これにより、加圧アクチュータ15の加圧力が可動側電極14とベース部11を介して可動側電極17とに作用し、可動側電極17と固定側電極14との間で被溶接部材100の溶接部を挟持すると共に加圧付与する。
Next, as shown in FIG. 3D, the
一方、エア供給切換弁32が切り替えられてエアシリンダ21、23の収縮側エア室内のエアを排出すると共に伸張側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ21、23が伸張して被溶接部材押さえ26が下降して規制面ピース28a、29aが被溶接部材100の薄板101に上方から可動側電極17に隣接して圧接し、更に伸張するエアシリンダ21、23が第1加圧位置に達すると第1加圧位置検知センサS2が検知し、エア供給切換弁32が第1加圧位置に切り換えられてエアシリンダ21、23の伸張側エア室へのエア供給を停止し、かつ伸張側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ26が第1加圧位置に保持される。
On the other hand, the air
このように固定側電極14と加圧側電極17によって被溶接部材100を挟持加圧し、かつエアシリンダ21、23によって規制面ピース28a、29aにより可動側電極17に隣接して薄板101を加圧付与した状態では、図4に模式的に作動説明図を示すように固定側電極14による加圧力FLが被溶接部材100の第2厚板103に下方から付与され、可動側電極17による加圧力FUとエアシリンダ21、23による規制面ピース28a、29aによる制御加圧力Fαが可動側電極17に隣接して薄板101に付与される。
In this way, the member to be welded 100 is sandwiched and pressed by the fixed
この場合、加圧アクチュエータ15の加圧力及びエアシリンダ21、23の制御加圧力が可動側電極17及び規制面ピース28a、29aとベース部11及びC形ヨーク13を介して固定側電極14と作用し、第2厚板103に作用する固定側電極14による加圧力FLと、薄板101に作用する可動側電極17による加圧力FU及び規制面ピース28a、29aによる制御加圧力Fαの総和とが等しくなる(FL=FU+Fα)。
In this case, the pressurizing force of the pressurizing
これにより、被溶接部材100は、第2厚板103側に下方から作用する固定側電極14から加圧力FLと、薄板101側に上方から作用する可動側電極17からの加圧力FU及び規制面ピース28a、29aからの制御加圧力Fαによって安定した状態で挟持保持される。
As a result, the member to be welded 100 has a pressing force FL from the fixed
一方、被溶接部材100の溶接部には固定側電極14から第2厚板103に加圧力FLが付与され、可動側電極17から薄板101に加圧力FUとして固定側電極14による加圧力FLから規制面ピース28a、29aによる制御加圧力Fαを減じた大きさの加圧力が付与される(FU=FL−Fα)。
On the other hand, a pressing force FL is applied to the second
この薄板101側に位置する可動側電極17の加圧力FUを第2厚板103側に位置する固定側電極14の加圧力FLより小さく(FU<FL)することで、薄板101と第1厚板102の接合部における接触圧力が、第1厚板102と第2厚板103間の接合部にける接触圧力よりも小さくなり、相対的に薄板101と第1厚板102間の接触抵抗が大きくなると共に、第1厚板102と第2厚板103間の接触抵抗が小さくなる。
The pressing force FU of the
ここで、例えば制御加圧付与手段20を備えないスポット溶接装置10により固定側電極14が被溶接部材100の第2厚板103に当接した状態で加圧アクチュエータ15の作動により可動側電極17を薄板101に圧接させて固定側電極14と可動側電極17との間で被溶接部材100の接合部溶を挟持すると共に加圧付与すると、図5に模式的に比較例を示すように加圧アクチュエータ15の加圧力が可動側電極17とベース部11及びC形ヨーク13を介して固定側電極14とに均等に作用し、固定電極14により第2厚板103に付与される加圧力FLと可動側電極17により薄板101に付与される加圧力FLが付与される。
Here, for example, the
次に、固定側電極14と可動側電極17で被溶接部材100を挟持加圧付与し、かつ規制面ピース28a、29aによる制御加圧力を付与して薄板101側に位置する可動側電極17の加圧力FUを第2厚板103側に位置する固定側電極14の加圧力FLより小さくした状態で、図3(e)のように可動側電極17と固定側電極14との間に所定時間通電して溶接する。この可動側電極17と固定側電極14との間に通電したときに、相対的に薄板101と第1厚板102間の接合部における接触抵抗が大きく電流密度が高くなると共に、第1厚板102と第2厚板103間の接触抵抗が小さく保持される。これにより、薄板101と第1厚板102の接合部における発熱量が第1厚板102と第2厚板103の接合部における発熱量に対して相対的に増加して、薄板101から第2厚板103に亘って電流密度の偏りのない良好なナゲットが形成され、薄板101の溶接強度を確保できる。
Next, the
この溶接が完了した後、加圧アクチュエータ15の作動により可動側電極17を加圧位置から退避位置に移動させて固定側電極14と可動側電極17とによる被溶接部材100の挟持を開放する。一方、エアシリンダ供給切換弁32を切り換えてエアシリンダ21、23の伸張側エア室内のエアを排出すると共に収縮側エア室にエアを供給してエアシリンダ21、23を収縮する。エアシリンダ21、23の収縮に伴って被溶接部材押さえ26が可動側電極17の先端より上方まで引き上げられる。そして、図3(f)に示すように収縮するエアシリンダ21、23が第1退避位置に達すると第1退避位置検知センサS1が検知し、エア供給切換弁32が第1退避位置に切り換えられてエアシリンダ21、23の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ26が第1退避位置に保持される。
After this welding is completed, the
次に、このエアシリンダ21、23が第1退避位置であることが第1退避位置検知センサS1の検知信号に確認されると、図3(g)に示すように溶接ロボット1を作動して、スポット溶接装置10を被溶接部材100から退避させ、次の被溶接部材100の打点位置に移動する。
Next, when that the
次に、被溶接部材100が下から順に薄板101、第1厚板102、第2厚板103が重ね合わされた3枚重ねの板組によって構成された場合を図6に示すスポット溶接装置作動工程図及び図7に示す作動説明図を参照して説明する。
Next, a case where the member to be welded 100 is constituted by a three-layered plate assembly in which the
下から順に薄板101、第1厚板102、第2厚板103が重ね合わされた被溶接部材100のスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従い図6(a)に示すように可動側電極17が固定側電極14から離反した退避位置でかつ制御加圧付与手段20の被溶接部材押さえ26が可動側電極17に近傍に保持された状態、即ち第2退避位置検知センサS3がエアシリンダ21、23の第2退避位置を検知していないことが確認されると、エア供給切換弁32が切り換えられてエアシリンダ21、23の伸張側エア室内へエア供給が開始されてエアシリンダ21、23が伸張する。
In spot welding of the member to be welded 100 in which the
エアシリンダ21、23の伸張に伴って被溶接部材押さえ26が固定側電極14の先端より下方まで下降する。そして、図6(b)に示すように伸張するエアシリンダ21、23が第2退避位置に達したことを第2退避位置検知センサS3が検知し、エア供給切換弁32が第2退避位置に切り換えられてエアシリンダ21、23の伸張側エア室へのエア供給が停止し、かつ伸張側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ26が第2退避位置に保持される。
As the
次に、このエアシリンダ21、23が第2退避位置であることが第2退避位置検知センサS3の検知信号により確認されると、溶接ロボット1を作動して予め設定されたプログラムに従いスポット溶接装置10を被溶接部材100の打点位置に移動し、図6(c)に示すように被溶接部材100の溶接部が固定側電極14と可動側電極17及び規制面ピース28b、29bの間に位置し、かつ固定側電極14が打点位置に対応した薄板101の規定位置に当接した状態に位置決めする。
Next, when it is confirmed by the detection signal of the second retracted position detection sensor S3 that the
このスポット溶接装置10が溶接位置に位置決めされた状態では、図6(c)に示すように固定側電極14の先端が被溶接部材100の薄板101に下方から当接する一方、可動側電極17の先端が第2厚板103と隙間を有して対向し、規制面ピース28b、29bが薄板101と隙間を有して対向する。
In a state where the
次に、図6(d)に示すように、固定側電極14が被溶接部材100の薄板101に当接した状態で加圧アクチュエータ15の作動により可動側電極17を退避位置から加圧位置方向に移動させて第2厚板103に圧接させて固定側電極14と可動側電極17との間で被溶接部材100の溶接部を挟持すると共に加圧付与する。
Next, as shown in FIG. 6 (d), the
一方、エア供給切換弁32が切り換えられてエアシリンダ21、23の伸張側エア室内のエアを排出すると共に収縮側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ21、23が収縮して被溶接部材押さえ26が上昇して規制面ピース28b、29bが固定側電極14に隣接して被溶接部材100の薄板101に下方から圧接し、更に収縮するエアシリンダ21、23が第2加圧位置に達すると第2加圧位置検知センサS4が検知し、エア供給切換弁32が第2加圧位置に切り換えられてエアシリンダ21、23の収縮側エア室内へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ26が第2加圧位置に保持される。
On the other hand, the air
このように固定側電極14と可動側電極17によって被溶接部材100を挟持加圧し、かつエアシリンダ21、23によって規制面ピース28b、29bにより薄板101に制御加圧力を付与した状態では、図7に模式的に作動説明図を示すように可動側電極17による加圧力FUが被溶接部材100の第2厚板103に上方から付与され、固定側電極14による加圧力FLとエアシリンダ21、23による規制面ピース28b、29bによる制御加圧力Fαが薄板101に下方から付与される。
In a state where the member to be welded 100 is sandwiched and pressurized by the fixed
この場合、加圧アクチュエータ15の加圧力が可動側電極17及びベース部11及びC形ヨーク13を介して固定側電極14に作用し、エアシリンダ21、23の制御加圧力が規制面ピース28b、29bとベース部11を介して可動側電極17に作用し、第2厚板103に作用する可動側電極17による加圧力FUと薄板101に作用する固定側電極14による加圧力FL及び規制面ピース28b、29bによる加圧力Fαの総和が等しくなる(FU=FL+Fα)。これにより、被溶接部材100が固定側電極14と可動側電極17及び規制面ピース28b、29bによって安定した状態で保持される。
In this case, the pressurizing force of the pressurizing
一方、被溶接部材100の溶接部には可動側電極17から第2厚板103に加圧力FUが付与され、固定側電極14から薄板101に加圧力FL、即ち可動側電極17による加圧力FUから規制面ピース28b、29bによる制御加圧力Fαを減じた大きさの加圧力が付与される(FL=FU−Fα)。
On the other hand, a pressure FU is applied from the
この薄板101側に位置する固定側電極14の加圧力FLを第2厚板103側に位置する可動側電極17の加圧力FUより小さく(FL<FU)することで、薄板101と第1厚板102の接合部における接触圧力が、第1厚板102と第2厚板103間の接触圧力よりも小さくなり、相対的に薄板101と第1厚板102間の接触抵抗が大きくなると共に、第1厚板102と第2厚板103間の接触抵抗が小さくなる。
The pressing force FL of the fixed
固定側電極14と可動側電極17で被溶接部材100を挟持加圧付与し、かつ規制面ピース28b、29bによる制御加圧力Fαを付与した状態で、図6(e)のように可動側電極17と固定側電極14との間に所定時間通電して溶接する。この可動側電極17と固定側電極14との間に通電したときに、相対的に薄板101と第1厚板102の接合部の接触抵抗が大きくなり電流密度が高くなると共に、第1厚板102と第2厚板103間の接触抵抗が小さくなることから、薄板101と第1厚板102の間における発熱量が第1厚板102と第2厚板103の間における発熱量に対して相対的に増加する。そのため、薄板101から第2厚板103に亘る溶け込み量が確保されて偏りのない良好なナゲットNが形成され、薄板101の溶接強度を確保できる。
In a state where the member to be welded 100 is clamped and applied by the fixed
この溶接が完了した後、図6(f)に示すように、加圧アクチュエータ15の作動により可動側電極17を加圧位置から退避位置に移動させて固定側電極14と可動側電極17とによる被溶接部材100の挟持を開放する。一方、エアシリンダ供給切換弁32を切り替えてエアシリンダ21、23の収縮側エア室内のエアを排出すると共に伸張側エア室にエアを供給してエアシリンダ21、23を伸張する。エアシリンダ21、23の伸張に伴って被溶接部材押さえ26を固定側電極14の先端より下方まで下降させる。そして、図6(f)に示すようにエアシリンダ21、23が伸張して第2退避位置に達すると第2退避位置検知センサS3が検知し、エア供給切換弁32が第2退避位置に切り換えられてエアシリンダ21、23の伸張側エア室へのエア供給を停止し、かつ伸張側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ26が第2退避位置に保持される。
After this welding is completed, as shown in FIG. 6 (f), the
次に、このエアシリンダ21、23が第2退避位置であることが第2退避位置検知センサS3の検知信号に確認されると、図6(g)に示すように溶接ロボット1を作動して、スポット溶接装置10を被溶接部材100の打点位置から退避させ、次の被溶接部材100の打点位置に移動する。
Next, when that the
このように構成された本実施の形態によると、剛性の低い薄板101、この薄板101より剛性の高い第1厚板102、第2厚板103が重ね合わされた3枚重ねの板組によって構成された被溶接部材100をスポット溶接するスポット溶接装置10が、ベース部11にC形ヨーク13を介して設けられた固定側電極14と、ベース部11に設けられた加圧アクチュエータ15によって固定側電極14に接離する可動側電極17と、固定側電極14と可動側電極17によって挟持加圧された被溶接部材100の薄板101における溶接位近傍に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段20を備え、固定側電極14によって加圧力FLを付与し可動側電極17によって加圧力FUを付与すると共に被溶接部材100の溶接位置近傍に制御加圧力Fαを付与することで、薄板101と第1厚板102間の接触圧力が第1厚板102と第2厚板103の接触圧力より小さく制御され、可動側電極17と固定側電極14を通電したときに薄板101と第1厚板102の接合部の電流密度が第1厚板102と第2厚板103の接合部の電流密度に対して相対的に高くなるため、薄板101から第2厚板103に亘って大きく溶け込んだ偏りのない良好なナゲットが形成され、薄板101の溶接強度を確保できる。特に、固定側電極14と可動側電極17によって挟持加圧して固定側電極14によって加圧力FLを付与し可動側電極17によって加圧力FUを付与すると共に被溶接部材100の接合部近傍に制御加圧力Fαを付与することから、被溶接部材100をクランプするクランプ位置に影響されることなく、種々の溶接位置において薄板101から第2厚板103に亘って偏りのない良好なナゲットが形成され、溶接品質が確保できる。
According to the present embodiment configured as described above, the
なお、上記参考例では制御加圧アクチュエータとしてエアシリンダ21,23を使用した場合を例に説明したが、サーボモータ等によって構成することもできる。
In the above reference example , the case where the
また、制御加圧部として突状の規制面ピース28a、29a、28b、29bによって形成した場合を例に説明したが、被溶接部材100の形状等に応じて種々変更可能である。例えば、図8に図2と対応する図を示すように、各エアシリンダ21、23の先端から突出するシリンダロッド22、24の先端22a、24a間に掛け渡される連結プレート25に、突設された被溶接部材押さえ26の先端部に円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部27に沿って形成される規制部28及び29の下面に電極挿入部27に沿って突出する半円弧状の規制面ピース28A及び規制部28及び29の上面に電極挿入部27に沿って突出する半円弧状の規制面ピース28Bによって形成することができる。
Moreover, although the case where it formed by the protruding
(第2参考例)
以下、本発明の第2参考例について図9〜図11を参照して説明する。図9はスポット溶接装置の構成図であり、図10はスポット溶接装置の要部拡大説明図である。図11は動作説明図である。なお、図9〜図11において、図1及び図2と対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。
(Second reference example )
Hereinafter, a second reference example of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a configuration diagram of the spot welding apparatus, and FIG. 10 is an enlarged explanatory view of a main part of the spot welding apparatus. FIG. 11 is an explanatory diagram of the operation. 9 to 11, the same reference numerals are assigned to the portions corresponding to those in FIGS. 1 and 2, and the detailed description thereof is omitted.
本参考例のスポット溶接装置40は、第1参考例の制御加圧付与手段20に代えてロッド16に支持される制御加圧付与手段41によって構成される。
The
図9及び図10に示すように、スポット溶接装置40のロッド16は、ベース部11から下方に突出する基端部16Aが比較的大径に形成された円柱状で、基端部16Aの先端側に段部16Bを介して基端部16Aより小径で円柱状に形成された軸部16Cが同軸上に連続形成され、軸部16Cの先端に形成されたシャンク部16Dに可動側電極17が装着される。軸部16Cは可動側電極17より大径に形成される。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
制御加圧付与手段41は、軸部16Cに嵌装可能な絶縁被覆処理された円筒状弾性部材、本参考例ではコイルスプリング42によって構成される。
The control pressurizing application means 41 is constituted by a cylindrical elastic member having an insulation coating process that can be fitted to the
コイルスプリング42は、基端42aが段部16Bに当接して基端部42bが先端部16Cに嵌装してロッド16に装着され、無負荷状態において制御加圧部となる先端部42cが可動側電極17の先端から突出する有効長を有している。
The
このように制御加圧付与手段41を備えたスポット溶接装置40において、固定側電極14が被溶接部材100の第2厚板103に当接した状態で加圧アクチュエータ15の作動により可動側電極17を加圧位置方向に移動させて薄板101に圧接させて固定側電極14と可動側電極17との間で被溶接部材100の溶接部を挟持すると共に加圧付与すると、コイルスプリング42の先端部42cが可動側電極17の先端に隣接する環状で薄板101に当接してコイルスプリング42が圧縮付与され、コイルスプリング42の反力によって先端部42cが圧接する可動側電極17の外周に沿って薄板101に制御加圧力Fαを付与する。
Thus, in the
このように固定側電極14と可動側電極17によって被溶接部材100を挟持加圧し、かつコイルスプリング42により薄板101に制御加圧力Fαを付与した状態では、図11に模式的に作動説明図を示すように固定側電極14による加圧力FLが被溶接部材100の第2厚板103に下方から付与され、可動側電極17による加圧力FLとコイルスプリング42による制御加圧力Fαが薄板101に付与される。この場合、第2厚板103に作用する固定側電極14による加圧力FLと薄板101に作用する可動側電極17による加圧力FUとコイルスプリング42による加圧力Fαの総和が等しくなり(FL=FU+Fα)、被溶接部材100の溶接部には固定側電極14から第2厚板103に加圧力FLが付与され、可動側電極17から薄板101に加圧力FUとして固定側電極14の加圧力FLからコイルスプリング42の制御加圧力Fαを減じた大きさの加圧力が付与される(FU=FL−Fα)。
In this state where the member to be welded 100 is sandwiched and pressed by the fixed
この薄板101側に位置する可動側電極17の加圧力FUを第2厚板103側に位置する固定側電極14の加圧力FLより小さく(FU<FL)付与することで、この可動側電極17と固定側電極14との間に通電したときに、相対的に薄板101と第1厚板102間の接触抵抗が大きくなり電流密度が高くなると共に、第1厚板102と第2厚板103間の接触抵抗が小さく保持されることから、薄板101と第1厚板102の間における発熱量が第1厚板102と第2厚板103の間における発熱量に対して相対的に増加して、薄板101から第2厚板103に亘って溶け込み偏りのない良好なナゲットNが形成され、溶接品質が確保される。
By applying a pressure FU of the
これによると、第1参考例の制御加圧付与手段20に比べ、制御加圧付与手段41の構成が簡単でかつ、軽量でかつコンパクトに形成され、作業空間が比較的制限される部位におけるスポット溶接装置40の使用が可能になり、スポット溶接可能範囲が拡大する。また、コイルスプリング42の反発力等の仕様を変更することで容易に制御加圧力Fαの調整ができる。
According to this, compared with the control pressurizing application means 20 of the first reference example, the structure of the control
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について、図12〜図17を参照して説明する。図12はスポット溶接装置の構成図、図13はスポット溶接装置の要部説明図である。図14は動作説明図である。なお、図12〜図14において、図1及び図2と対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。
(In the form of implementation)
Hereinafter, the implementation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 17. FIG. 12 is a configuration diagram of the spot welding apparatus, and FIG. 13 is an explanatory diagram of a main part of the spot welding apparatus. FIG. 14 is a diagram for explaining the operation. 12 to 14, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図12において1は溶接ロボット、50は溶接ロボット1に支持されるスポット溶接装置、110はスポット溶接される被溶接部材である。
In FIG. 12, 1 is a welding robot, 50 is a spot welding apparatus supported by the
溶接ロボット1及びスポット溶接装置50の説明に先立って、被溶接部材110について説明する。被溶接部材110は、重ね合わされた2枚の厚板の両側に薄板を重ね合わせた、例えば剛性の高い第1厚板102、第2厚板103が重ね合わされた両側にそれぞれ剛性の低い第1薄板101及び第2薄板104が重ね合わされた4枚重ねの板組によって構成される。
Prior to the description of the
溶接ロボット1は、例えば多関節型ロボットであり、複数のアーム2及びアーム2の先端部に取り付けられる手首3を有し、手首3にイコライザユニット4を介在して支持されるスポット溶接装置50を三次元方向に移動可能に構成する。そして、溶接ロボット1は、図示しないクランパ等によって所定の位置に保持された被溶接部材110の各打点位置、即ち溶接部にスポット溶接装置50を順次移動して被溶接部材110にスポット溶接を行う。
The
スポット溶接装置50は、手首部3にイコライザユニット4を介して取り付けられるベース部11を備える。ベース部11に取り付けられたC形ヨーク13の下端先端に固定側電極14が取り付けられる。
The
また、ベース部11の上端には、加圧アクチュエータ15が搭載される。加圧アクチュエータ15により固定側電極14と同軸線上で固定側電極14に接離する方向に往復動するロッド16の先端に固定側電極14と対向して可動側電極17が取り付けられる。これにより、可動側電極17は加圧アクチュエータ15の作動により固定側電極14から離反する上昇移動端の退避位置と被溶接部材110を固定側電極14と協働して挟持加圧する下方移動端の加圧位置との間で進退移動する。
A
また、ベース部11には、固定側電極14及び可動側電極17によって挟持加圧された被溶接部材110に更に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段60が設けられる。
Further, the
制御加圧付与手段60は、図12及び図13に要部拡大斜視図を示すようにロッド16を隔てると共にC形ヨーク13側においてベース部11の両側に、基端が取り付けられる一対の制御加圧アクチュエータであるエアシリンダ21、23を備える。各エアシリンダ21、23はエア供給源31からのエアをエア供給切替弁32を介して伸張側エア室或いは収縮側エア室に選択的に供給することで、シリンダロッド22、24が伸張及び収縮すると共に、収縮側エア室或いは伸張側エア室にエアを保持することで該位置にシリンダロッド22、24が保持される。
As shown in FIGS. 12 and 13, the control
各エアシリンダ21、23の先端から突出するシリンダロッド22、24の先端間に被溶接部材110が間隙を持って挿入可能に上下に離間して対向する下側の第1連結プレート61及び上側の第2連結プレート65が掛け渡される。
A welded
この第1連結プレート61の中央部、即ち第1連結プレート61におけるシリンダロッド22と24の先端間に基端部が結合されて先端部がC形ヨーク13側から離反する方向に延在する帯状の第1被溶接部材押さえ62が設けられる。第1被溶接部材押さえ62の先端部には可動側電極17及び固定側電極14の挿入が可能な円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部63が形成され、かつ電極挿入部63の両側に突出する一対の規制部64A、64Bが形成される。各規制部64A、64Bの上面にそれぞれ制御加圧部となる突状の規制面ピース64a、64bが設けられる。
The central portion of the first connecting
同様に、第2連結プレート65の中央部に基端部が結合されて先端部がC形ヨーク13側から離反する方向に延在する帯状の第2被溶接部材押さえ66が設けられる。第2被溶接部材押さえ66の先端部には可動側電極17及び固定側電極14の挿入が可能な円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部67が形成され、かつ電極挿入部67の両側に突出する一対の規制部68A、68Bが形成される。各規制部68A、68Bの下面にそれぞれ制御加圧部となる突状の規制面ピース68a、68bが設けられる。
Similarly, a belt-shaped second welded
また、エアシリンダ21、23には、固定側電極14と可動側電極17によって挟持された被溶接部材110の第2薄板104の下面と隙間を有して規制面ピース64a、64bが対向し、第1薄板101の上面と隙間を有して規制面ピース6a、6bが隙間を有して対向するエアシリンダ21、23のシリンダロッド22、24の伸縮位置となる退避位置を検知する退避位置検知センサS5、固定側電極14と可動側電極17によって挟持された被溶接部材110の第2薄板104に規制面ピース64a、64bが下方から圧接した状態におけるエアシリンダ21、23の伸縮位置である第1加圧位置を検知する第1加圧位置検知センサS6、固定側電極14と可動側電極17によって挟持された被溶接部材110の第1薄板101に規制面ピース68a、68bが上方から圧接した状態におけるエアシリンダ21、23の伸縮位置である第2加圧位置を検知する第2加圧位置検知センサS7を備える。
The
溶接ロボットコントローラRCには、溶接ロボット1のティーチングデータが格納され、ティーチングデータには、被溶接部材100の各溶接打点を順次スポット溶接するための作動プログラム及び各溶接打点を溶接するときのスポット溶接装置10の位置及び姿勢である打点位置が含まれる。また、溶接装置コントローラWCにはスポット溶接装置10の作動プログラム及び退避位置検知センサS5、第1加圧位置検知センサS6、第2加圧位置検知センサS7の検知に基づくエア供給切換弁32の作動制御が含まれる。
The welding robot controller RC stores teaching data of the
例えば、エアシリンダ21、23が伸張側エア室にエアが供給されてエアシリンダ21、23が伸張して退避位置に達したことを退避位置検知センサS5が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁32が退避位置に切り換えられて各伸張側エア室へのエア供給が停止すると共に伸張側エア室内にエアが保持されてエアシリンダ21、23が退避位置に保持される。退避位置からエア供給切換弁32が切り換えられて伸張側エア室内のエアが排出されると共に収縮側エア室内へエアが供給されて収縮するエアシリンダ21、23が第1加圧位置に達したことを第1加圧位置検知センサS6が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁32が第1加圧位置に切り換えられ、各収縮側エア室内へのエア供給が停止すると共に収縮側エア室内にエアが保持されてエアシリンダ21、23が第1加圧位置に保持される。また、第1加圧位置からエア供給切換弁32が切り換えられて収縮側エア室のエアが排出されると共に伸張側エア室内へエアが供給されて伸張するエアシリンダ21、23が第2加圧位置に達したことを第2加圧位置検知センサS7が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁32が第2加圧位置に切り換えられ、各伸張側エア室へのエア供給が停止すると共に伸張側エア室内のエアが保持されてエアシリンダ21、23が第2加圧位置に保持される。
For example, when the retracted position detection sensor S5 detects that the
次に、スポット溶接装置50の作動を図14に示すスポット溶接装置作動工程図、図15及び図16を参照して説明する。
Next, the operation of the
被溶接部材110のスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従い第1溶接工程において図14(a)に示すように可動側電極17が固定側電極14から離反した退避位置でかつ制御加圧付与手段60の退避位置検知センサS5がエアシリンダ21、23の退避位置を検知していないことが確認されると、溶接装置コントローラWCから作動信号によりエア供給切換弁32が切り替えられてエアシリンダ21、23の伸張側エア室内へのエア供給が開始されてエアシリンダ21、23が伸張する。伸張中に退避位置検知センサS5が退避位置を検知した場合はそこでエア供給を停止する。検知しない場合、エアシリンダ21、23の伸張に伴って第1被溶接部材押さえ62が固定側電極14の先端より下方となるまで下降する。そして、エアシリンダ21、23の収縮側エア室内へのエア供給が開始されてエアシリンダ21、23が収縮する。この間で図14(b)に示すようにエアシリンダ21、23が退避位置に達すると退避位置検知センサS5が検知し、エア供給切換弁32がエアシリンダ21、23の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつシリンダーブレーキにて第1被溶接部材押さえ62及び第2被溶接部材押さえ66が退避位置に保持される。
In spot welding of the
次に、このエアシリンダ21、23が退避位置であることが退避位置検知センサS5の検知信号により確認されると、溶接ロボット1を作動し、予め設定されたプログラムに従いスポット溶接装置50を被溶接部材110の打点位置に移動し、図14(c)に示すように被溶接部材110の接合部が固定側電極14と可動側電極17及び規制面ピース64a、64bと規制面ピース68a、68bの間に位置し、かつ固定側電極14が打点位置に対応した第2薄板104の規定位置に当接した状態に位置決めする。
Next, when it is confirmed by the detection signal of the retreat position detection sensor S5 that the
このスポット溶接装置50が溶接位置に位置決めされた状態では、図14(c)に示すように固定側電極24の先端が被接溶接部材110の第2薄板104に下方から当接する一方、可動側電極17の先端及び規制面ピース68a、68bが第1薄板101と隙間を有して対向し、かつ規制面ピース64a、64bが第2薄板104と隙間を有して対向する。
In a state where the
次に、図14(d)に示すように、固定側電極14が被溶接部材110の第2薄板104に当接した状態で加圧アクチュエータ15の作動により可動側電極17を退避位置から加圧位置方向に移動させて第1薄板101に圧接させる。これにより、加圧アクチュータ15の加圧力が可動側電極14とベース部11及びC形ヨーク13を介して可動側電極17とに作用し、可動側電極17と固定側電極14との間で被溶接部材110の溶接部を挟持すると共に加圧付与する。
Next, as shown in FIG. 14 (d), the
一方、エア供給切換弁32が切り換えられてエアシリンダ21、23の伸張側エア室内のエアを排出すると共に収縮側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ21、23が収縮して第1被溶接部材押さえ62及び第2被溶接部材押さえ66が上昇して第1被溶接部材押さえ62の上面に設けられた規制面ピース64a、64bが固定側電極14の先端に隣接して被溶接部材110の第2薄板104に下方から圧接し、更に収縮するエアシリンダ21、23が第1加圧位置に達すると第1加圧位置検知センサS5が検知し、エア供給切換弁32が第1加圧位置に切り換えられてエアシリンダ21、23の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内にエアを保持する。
On the other hand, the air
この固定側電極14と可動側電極17によって被溶接部材110を挟持加圧し、かつエアシリンダ21、23によって規制面ピース64a、64bにより第2薄板104を加圧付与した状態では、図15に模式的に作動説明図を示すように固定側電極14による加圧力FLが被溶接部材110の第2薄板104に下方から付与され、可動側電極17による加圧力FUとエアシリンダ21、23による規制面ピース64a、64bによる第1制御加圧力Fαが固定側電極14の先端に隣接して第2薄板104に付与される。
FIG. 15 shows a state in which the member to be welded 110 is sandwiched and pressed by the fixed
この場合、図15に概略的に示すように加圧アクチュエータ15の加圧力が可動側電極17とベース部11及びC形ヨーク13を介して固定側電極14に作用し、シリンダ21、23の制御加圧力が規制面ピース64a、64bに作用し、第2薄板104に作用する固定側電極14による加圧力FLと規制面ピース64a、64bによる第1制御加圧力Fαの総和と可動側電極17による第1薄板101に作用する加圧力FUが等しくなる(FU=FL+Fα)。これにより、被溶接部材110が固定側電極14と可動側電極17及び規制面ピース64a、64bによって安定した状態で挟持される。
In this case, as schematically shown in FIG. 15, the pressurizing force of the pressurizing
一方、被溶接部材110の溶接部には可動側電極17から第1薄板101に加圧力FUが付与され、固定側電極14から第2薄板104には加圧力FLとして可動側電極17による加圧力FUから規制面ピース64a、64bによる第1制御加圧力Fαを減じた大きさの加圧力が付与される(FL=FU−Fα)。
On the other hand, a pressure FU is applied from the
このように固定側電極14による加圧力FLは可動側電極17の加圧力FUより小さくなる(FL<FU)。
In this way, the applied pressure FL by the fixed
次に、固定側電極14と可動側電極17で被溶接部材110を挟持加圧し、かつ規制面ピース64a、64bによる制御加圧力を付与して第2薄板104側に位置する固定側電極14の加圧力FLを第1薄板104側に位置する可動側電極17の加圧力FUより小さく付与した状態で、図14(e)のように可動側電極17と固定側電極14との間に所定時間通電して溶接する。この溶接にあたり、可動側電電極17と固定側電極14との間に通電したとき第2薄板104と第2厚板103の接合部における電流密度が大きく発熱量が第1薄板101と第1厚板102の接合部における発熱量に対して相対的に増加し、第2薄板104と第2厚板103との接合部から第1厚板102と第2厚板103との接合部に亘って溶け込み量が大きく良好なナゲットN1が形成され、第2薄板104と第2厚板103の溶接強度が確保できる。
Next, the
この溶接が完了すると、第2溶接工程において図14(f)のようにエア供給切換弁32が切り換えられてエアシリンダ21、23の収縮側エア室内のエアを排出すると共に伸張側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ21、23が伸張して第1被溶接部材押さえ62が下降して被溶接部材110の第2薄板104から離れる一方、第2被溶接部材押さえ66が下降して規制面ピース68a、68bが可動側電極17の先端に隣接して被溶接部材110の第1薄板101に上方から圧接し、更に伸張するエアシリンダ21、23が第2加圧位置に達すると第2加圧位置検知センサS7が検知し、エア供給切換弁32が第2加圧位置に切り換えられてエアシリンダ21、23の伸張側エア室へのエア供給を停止し、かつ伸張側エア室内にエアを保持する。
When this welding is completed, in the second welding step, the air
この固定側電極14と可動側電極17によって被溶接部材110を挟持加圧し、かつエアシリンダ21、23によって規制面ピース68a、68bにより第1薄板101を加圧付与した状態では、図16に模式的に作動説明図を示すように固定側電極14による加圧力FLが第2薄板104に下方から付与され、可動側電極17による加圧力FUとエアシリンダ21、23による規制面ピース68a、68bによる第2制御加圧力Fβが第1薄板101に付与される。
FIG. 16 shows a state in which the member to be welded 110 is sandwiched and pressed by the fixed
この場合、第2薄板104に作用する固定側電極14による加圧力FLが、第1薄板101に作用する可動側電極17の加圧力FUと規制面ピース64a、64bによる第2制御加圧力Fβの総和と等しくなる(FL=FU+Fβ)。これにより、被溶接部材110が固定側電極14と可動側電極17及び規制面ピース68a、68bによって安定した状態で挟持される。
In this case, the applied pressure FL by the fixed
一方、被溶接部材110の溶接部には、固定側電極14から第2薄板104に加圧力FLが付与され、可動側電極17から第1薄板101に加圧力FUとして固定側電極14による加圧力FLから規制面ピース68a、68bによる第2制御加圧力Fβを減じた大きさの加圧力が付与される(FU=FL−Fβ)。
On the other hand, a pressure FL is applied from the fixed
このように可動側電極17による加圧力FUを固定側電極14の加圧力FLより小さくなる(FU<FL)。
Thus, the pressure FU applied by the
この固定側電極14と可動側電極17で被溶接部材110を挟持加圧付与し、かつ規制面ピース68a、68bによる第2制御加圧力を付与して第1薄板101側に位置する可動側電極17の加圧力FUを第2薄板104側に位置する固定側電極14の加圧力FLより小さく付与した状態で、図14(g)のように可動側電極17と固定側電極14との間に所定時間通電して溶接する。この溶接にあたり、可動側電極17と固定側電極14との間に通電したとき第1薄板101と第1厚板102の接合部における電流密度が第2薄板104と第2厚板103の接合部における電流密度に対して増加し、第1薄板101と第1厚板102との接合部に溶け込み量が大きな良好なナゲットN2が形成され、第1薄板101と第1厚板102の溶接強度が確保できる。
The movable side electrode located on the first
即ち、第1溶接工程において第2薄板104と第2厚板103との接触圧力を小さくして可動側電極17と固定側電極14との間に通電して積極的に第2薄板104と第2厚板103の間にナゲットN1を形成して溶接強度を確保し、しかる後、第2溶接工程において第1薄板101と第1厚板102との接触圧力を小さくして可動側電極17と固定側電極14との間に通電して積極的に第1薄板101と第1厚板102と接触箇所にナゲットN2を形成して溶接強度を確保することで第1薄板101、第1厚板102、第2厚板103、第2薄板104が重ね合わされた4枚重ねの被溶接部材110の溶接部の溶接強度が確保でき、溶接品質が確保できる。
That is, in the first welding process, the contact pressure between the second
この溶接が完了した後、図14(h)に示すように、加圧アクチュエータ15の作動により可動側電極17を加圧位置から退避位置に移動させて固定側電極14と可動側電極17とによる被溶接部材110の挟持を開放する。一方、エアシリンダ供給切換弁32を切り換えてエアシリンダ21、23の伸張側エア室内のエアを排出すると共に収縮側エア室内にエアを供給してエアシリンダ21、23を収縮する。そして、収縮するエアシリンダ21、23が退避位置に達すると、退避位置センサS5が検知し、エア供給切換弁32が退避位置に切り換えられてエアシリンダ21、23の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内のエアを保持する。これにより、第1被溶接部材押さえ62及び第2被溶接部材押さえ66が退避位置に保持される。
After this welding is completed, as shown in FIG. 14 (h), the
次に、このエアシリンダ21、23が退避位置であることが退避位置検知センサS5の検知信号に確認されると、溶接ロボット1を作動して、スポット溶接装置50を被溶接部材110の打点位置から退避させ、次の被溶接部材110の打点位置に移動する。
Next, when it is confirmed by the detection signal of the retracted position detection sensor S5 that the
このように構成された本実施の形態によると、剛性の高い第1厚板102及び第2厚板103の両面に剛性の低い第1薄板101及び第2薄板104が重ね合わされた4枚重ねの板組によって構成された被溶接部材110をスポット溶接するスポット溶接装置50が、ベース部11にC形ヨーク13を介して設けられた固定側電極14と、ベース部11に設けられた加圧アクチュエータ15によって固定側電極14に接離する可動側電極17と、固定側電極14と可動側電極17によって挟持加圧された被溶接部材100の第1薄板101及び第2薄板104における溶接位置近傍に選択的に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段60を備え、固定側電極14と可動側電極17によって挟持加圧して固定側電極14によって加圧力FLを付与し可動側電極によって加圧力FUを付与すると共に第2薄板104の溶接位置近傍に第1制御加圧力Fαを付与することで、第2薄板104と第2厚板103間の接触圧力が第1厚板102と第1薄板101の接触圧力より小さく制御され、可動側電極17と固定側電極14を通電したときに第2薄板104と第2厚板103の接合部における発熱量が第1厚板102と第1薄板101の接合部における発熱量に対して相対的に増加する。そのため第2薄板104と第2厚板103の溶接強度が確保される。
According to the present embodiment configured as described above, a four-layer structure in which the first
同様に第1薄板101に第2制御加圧力Fβを付与することで、第1薄板101と第1厚板102間の接触圧力が第2厚板103と第2薄板104の接触圧力より小さくなり、可動側電極17と固定側電極14を通電したときに第1薄板101と第1厚板102の接合部における電流密度が第2厚板103と第2薄板104の接合部における電流密度に対して相対的に増加する。そのため、第1薄板101と第2厚板102の溶接強度が確保され、剛性の高い第1厚板102及び第2厚板103の両面に剛性の低い第1薄板101及び第2薄板104が重ね合わされた4枚重ねの板組によって構成された被溶接部材110の溶接品質が確保できる。特に、被溶接部材110をクランプするクランプ位置に影響されることなく、固定側電極14と可動側電極17によって挟持加圧して固定側電極14によって加圧力FLを付与し可動側電極によって加圧力FUを付与すると共に被溶接部材110の溶接位置近傍に制御加圧力を付与することが可能であり、種々の溶接位置において第1薄板101から第2薄板104に亘って良好なナゲットが形成され、第1薄板101の溶接強度を確保できる。
Similarly, by applying the second control pressure Fβ to the first
なお、本実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では制御加圧アクチュエータとしてエアシリンダ21、23を使用した場合を例に説明したが、サーボモータ等によって構成することもできる。
Note that the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the
また、制御加圧部として突状の規制面ピース64a、64b、68a、68bによって形成した場合を例に説明したが、被溶接部材部材110の形状等に応じて種々変更可能である。例えば、図17に図13と対応する図を示すように、第1被溶接部材押さえ62の先端部に円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部63に沿って形成される規制部64A及び64Bの上面に電極挿入部63に沿って上方に突出する半円弧状の規制面ピース70及び第2被溶接部材押さえ66の先端部に円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部67に沿って形成される規制部68A及び68Bの下面に電極挿入部67に沿って下方に突出する半円弧状の規制面ピース71によって形成することができる。
Moreover, although the case where it formed with the protruding
また、実施の形態においては、所望の制御加圧力Fα、Fβが得られる加圧付与位置を被溶接部材の板厚や加圧力FL、FUに基づいてあらかじめ算出しておき、規制面ピースの位置が該加圧付与位置となるようにエアシリンダを制御するようにしているが、制御加圧付与手段によって制御加圧部としての規制面ピースから所望の制御加圧力Fα、Fβが得られるのであれば、エアシリンダのエア室へ供給されるエア量やエア圧をパラメータとして制御したり、規制面ピースと薄板との間の圧力を直接検出しながら制御したりするように構成することもできる。 In the form of implementation, the desired control pressure F.alpha, thickness and pressure FL of Fβ pressurized applying position the resulting weld members, calculated in advance based on the FU, the regulating surface pieces Although the air cylinder is controlled so that the position becomes the pressure applying position, the control pressure applying means can obtain desired control pressures Fα and Fβ from the regulating surface piece as the control pressurizing unit. If so, it is possible to control the amount of air supplied to the air chamber of the air cylinder and the air pressure as parameters, or to control while directly detecting the pressure between the regulating surface piece and the thin plate. .
1 溶接ロボット
10 スポット溶接装置
11 ベース部
13 C形ヨーク
14 固定側電極(第1溶接電極)
15 加圧アクチュエータ
16 ロッド
17 可動側電極(第2溶接電極)
20 制御加圧付与手段
21、23 エアシリンダ(制御加圧アクチュエータ)
22、24 シリンダロッド
25 連結プレート
26 被溶接部材押さえ
26a 基端部
28a、29a 規制面ピース(制御加圧部)
28b、29b 規制面ピース(制御加圧部)
28A、28B 規制面ピース(制御加圧部)
40 スポット溶接装置
41 制御加圧付与手段
42 コイルスプリング
42b 基端部
42c 先端部
50 スポット溶接装置
60 制御加圧付与手段
61 第1連結プレート
65 第2連結プレート
62 第1被溶接部材押さえ
64a、64b 規制面ピース(制御加圧部)
66 第2被溶接部材押さえ
66a 基端部
68a、68b 規制面ピース(制御加圧部)
70、71 規制面ピース(制御加圧部)
100 被溶接部材
101 薄板(第1薄板)
102 第1厚板
103 第2厚板
104 第2薄板
110 被溶接部材
DESCRIPTION OF
15
20 Control
22, 24
28b, 29b Regulating surface piece (control pressure unit)
28A, 28B Regulating surface piece (control pressure unit)
40
66 2nd to-be-welded member presser 66a
70, 71 Restricting surface piece (control pressure unit)
100 welded
102 1st
Claims (7)
上記第2薄板に当接する第1溶接電極及び該第1溶接電極に隣接して上記第2薄板に当接する第1制御加圧部と上記第1溶接電極に対向して上記第1薄板に当接する第2溶接電極とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接する第1溶接工程と、
該第1溶接電極と第2溶接電極による被溶接部材の挟持状態を維持して上記第1制御加圧部を第2薄板から離間すると共に上記第2溶接電極に隣接して上記第1薄板に第2制御加圧部を当接し、該第1溶接電極と第2溶接電極及び上記第2制御加圧部とによる上記被溶接部材を挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接する第2溶接工程と、を有することを特徴とするスポット溶接方法。 The first thin plate and the second thin plate, the first thick plate and the second thick plate having a larger thickness than the first thin plate and the second thin plate, the first thin plate, the first thick plate, the second thick plate, and the second thin plate. In the spot welding method of spot welding the welded members that are stacked in order,
A first welding electrode that contacts the second thin plate, a first control pressure unit that contacts the second thin plate adjacent to the first welding electrode, and the first thin plate facing the first welding electrode. A first welding step of sandwiching and pressurizing the member to be welded by a second welding electrode in contact, and conducting spot welding by energizing between the second welding electrode and the first welding electrode in the sandwiched and pressurized state;
Maintaining the clamped state of the member to be welded by the first welding electrode and the second welding electrode, the first control pressurizing part is separated from the second thin plate and adjacent to the second welding electrode on the first thin plate. The second control electrode is brought into contact with the first welding electrode, the second welding electrode, and the second control electrode by the second control pressure unit. And a second welding step in which spot welding is performed by energizing between the two and a spot welding method.
FU=FL+Fα
であり、
上記第2溶接工程の上記挟持加圧状態における上記第1溶接電極により上記第2薄板に付与される加圧力をFL、上記第2溶接電極により第1薄板に付与される加圧力をFU、第2制御加圧部により第1薄板に付与される第2制御加圧力をFβとすると、
FL=FU+Fβ
であることを特徴とする請求項1に記載のスポット溶接方法。 The pressure applied to the second thin plate by the first welding electrode in the clamping pressure state in the first welding step is FL, and the control pressure applied to the second thin plate by the first control pressure unit is Fα, when the applied pressure applied to the first thin plate by the second welding electrode is FU,
FU = FL + Fα
And
In the second welding step, the pressing force applied to the second thin plate by the first welding electrode in the clamping pressure state is FL, the pressing force applied to the first thin plate by the second welding electrode is FU, 2 When the second control pressure applied to the first thin plate by the control pressurizing unit is Fβ,
FL = FU + Fβ
The spot welding method according to claim 1 , wherein:
上記第2薄板に対向する第1溶接電極と、
上記第1溶接電極と同軸上でかつ上記溶接部材の第1薄板に対向して被溶接部材を上記第1溶接電極と協働して挟持加圧する第2溶接電極と、
上記第1溶接電極に隣接して上記第2薄板に第1制御加圧力を付与する第1制御加圧部及び第2溶接電極に隣接して上記第1薄板に第2制御加圧力を付与する第2制御加圧部と、を備え、
上記第2薄板に当接する第1溶接電極及び第1制御加圧部と該第1溶接電極と対向して第1薄板に当接する第2溶接電極とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と上記第1溶接電極との間で通電してスポット溶接し、
上記第2薄板に当接する第1溶接電極と該第1溶接電極と対向して第1薄板に当接する第2溶接電極及び第2制御加圧部とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接することを特徴とするスポット溶接装置。 The first thin plate and the second thin plate, the first thick plate and the second thick plate having a thickness greater than that of the first thin plate and the second thin plate are the first thin plate, the first thick plate, the second thick plate, and the second thin plate. In the spot welding device that spot welds the workpieces that are stacked in the plate order,
A first welding electrode facing the second thin plate;
A second welding electrode that is coaxial with the first welding electrode and opposes the first thin plate of the welding member to clamp and press the member to be welded in cooperation with the first welding electrode;
A first control pressure unit that applies a first control pressure to the second thin plate adjacent to the first welding electrode and a second control pressure to the first thin plate adjacent to the second welding electrode. A second control pressure unit,
The member to be welded is sandwiched and pressurized by a first welding electrode and a first control pressure unit that contact the second thin plate and a second welding electrode that faces the first welding electrode and contacts the first thin plate, Spot welding by energizing between the second welding electrode and the first welding electrode in a sandwiched pressure state,
The member to be welded is sandwiched and pressurized by a first welding electrode that contacts the second thin plate, a second welding electrode that faces the first welding electrode and contacts the first thin plate, and a second control pressure unit, A spot welding apparatus, wherein spot welding is performed by energizing between the second welding electrode and the first welding electrode in a sandwiched pressure state.
ベース部と、
該ベース部に支持されて第2厚板に当接する第1溶接電極と、
上記ベース部に搭載されてロッドを介在して第2溶接電極を支持すると共に該第2溶接電極を上記第1薄板に当接して上記第1溶接電極と協働して被溶接部材を挟持して被溶接部材に加圧力を付与する加圧位置と被溶接部材から離反する退避位置との間で移動せしめる加圧アクチュエータと、
上記被溶接部材の第1溶接電極に隣接して第2薄板に第1制御加圧力を付与する第1制御加圧部及び上記被溶接部材の第2溶接電極に隣接して第1薄板に第2制御加圧力を付与する第2制御加圧部を有する制御加圧付与手段とを備え、
上記第2薄板に当接する第1溶接電極及び第1制御加圧部と該第1溶接電極と対向して第1薄板に当接する第2溶接電極とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接し、
上記第2薄板に当接する第1溶接電極と該第1溶接電極と対向して第1薄板に当接する第2溶接電極及び第2制御加圧部とによって上記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で上記第2溶接電極と第1溶接電極との間で通電してスポット溶接することを特徴とするスポット溶接装置。 The first thin plate and the second thin plate, the first thick plate and the second thick plate having a larger thickness than the first thin plate and the second thin plate, the first thin plate, the first thick plate, the second thick plate, and the second thin plate in this order. In a spot welding apparatus for spot welding the overlapped workpieces to be welded,
A base part;
A first welding electrode supported by the base portion and in contact with the second thick plate;
The second welding electrode is supported on the base portion with a rod interposed therebetween, and the second welding electrode is brought into contact with the first thin plate to cooperate with the first welding electrode to sandwich the member to be welded. A pressure actuator that moves between a pressure position that applies pressure to the welded member and a retracted position that is separated from the welded member;
A first control pressure unit that applies a first control pressure to the second thin plate adjacent to the first welding electrode of the member to be welded and a first thin plate adjacent to the second welding electrode of the member to be welded. A control pressurizing application means having a second control pressurizing unit for applying 2 control pressurizing force,
The member to be welded is sandwiched and pressurized by a first welding electrode and a first control pressure unit that contact the second thin plate and a second welding electrode that faces the first welding electrode and contacts the first thin plate, Spot welding by energizing between the second welding electrode and the first welding electrode in the sandwiched pressure state,
The member to be welded is sandwiched and pressurized by a first welding electrode that contacts the second thin plate, a second welding electrode that faces the first welding electrode and contacts the first thin plate, and a second control pressure unit, A spot welding apparatus, wherein spot welding is performed by energizing between the second welding electrode and the first welding electrode in a sandwiched pressure state.
上記第1制御加圧部と、
上記第2制御加圧部と、
上記ベース部に搭載されて上記第1制御加圧部及び第2制御加圧部を支持すると共に、該第1制御加圧部を上記第1溶接電極に隣接して上記第2薄板に当接して第1制御加圧力を付与すると共に第2制御加圧部を第1薄板から離反する第1加圧付与位置と
上記第1制御加圧部が第2薄板から離反すると共に第2制御加圧部が第2溶接電極に隣接して上記第1薄板に当接して第2制御加圧力を付与する第2加圧付与位置に選択的に移動せしめる制御加圧アクチュエータとを有することを特徴とする請求項4に記載のスポット溶接装置。 The control pressure applying means includes the first control pressure unit,
The second control pressure unit;
The first control pressurization unit and the second control pressurization unit are mounted on the base unit and support the first control pressurization unit and the second thin plate adjacent to the first welding electrode. A first pressurizing position for applying the first control pressure and separating the second control pressurizing unit from the first thin plate; and the second control pressurizing unit separates from the second thin plate and the second control pressurizing unit. And a control pressurizing actuator that is selectively moved to a second pressurizing application position that abuts the first thin plate adjacent to the second welding electrode and applies the second control pressurizing force. The spot welding apparatus according to claim 4 .
上記ベース部に搭載されるエアシリンダであって、
該エアシリンダのシリンダロッドの先端に互いに離間して上記第1制御加圧部及び第2制御加圧部が配設されたことを特徴とする請求項5のスポット溶接装置。 The control pressure actuator is
An air cylinder mounted on the base part,
6. The spot welding apparatus according to claim 5 , wherein the first control pressurizing unit and the second control pressurizing unit are disposed apart from each other at the tip of a cylinder rod of the air cylinder.
上記ベース部に平行配置されて搭載された一対のエアシリンダと、
該各エアシリンダのシリンダロッドの先端間に離間して掛け渡された第1連結プレート及び第2連結プレートと、
上記第1連結プレートに基端部が連結されて第1溶接電極方向に延在し先端部に上記第1制御加圧部が配設された第1被溶接部材押さえと、
上記第2連結プレートに基端部が連結されて第2溶接電極方向に延在し先端部に上記第2制御加圧部が配設された第2被溶接部材押さえと、を備えたことを特徴とする請求項6に記載のスポット溶接装置。 The control pressure actuator is
A pair of air cylinders mounted in parallel with the base portion;
A first connection plate and a second connection plate that are spanned between the tips of the cylinder rods of the air cylinders;
A first welded member presser having a base end connected to the first connecting plate and extending in the direction of the first welding electrode and having the first control pressurizing unit disposed at the tip;
A second welded member presser having a base end connected to the second connecting plate and extending in the direction of the second welding electrode and having the second control pressurizing unit disposed at the tip. The spot welding apparatus according to claim 6 , characterized in that:
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